[發明專利]一種非結構網格氣象數值模式計算系統

有效

• 申請號: 201810226798.X
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108459989B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 張祎;李建;王丹
• 申請（專利權）人: 中國氣象科學研究院
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

1.一種非結構網格氣象數值模式計算系統，其特征在于，包括非結構網格生成子系統和數值模擬計算子系統，所述非結構網格生成子系統用于產生數值模擬計算子系統運行所需的網格文件，所述數值模擬計算子系統用于調用網格文件，基于網格文件進行計算；

所述非結構網格生成子系統用于產生計算子系統運行所需的網格文件，具體為：

a、產生網格分布；

b、根據網格分布產生網格間臨近關系；

c、根據網格間臨近關系計算網格的幾何屬性；

d、根據網格的幾何屬性生成網格文件；

所述數值模擬計算子系統包括驅動層和方法層兩部分；

所述驅動層用于并行計算子區域的生成和并行環境配置，并調用不同的分量模式進行計算；所述方法層用于向所述驅動層提供用于不同分量模式計算的算子，所述方法層和驅動層之間的數據交換通過顯式的數據流進行；

每一個所述分量模式為一個獨立的模式原型，所述驅動層設置有物理過程接口，用于為分量模式的動力框架提供物理過程源匯項；

所述驅動層用于并行計算子區域的生成和并行環境配置，并調用不同的分量模式進行計算，具體為：

首先進行子計算區域組合，形成子區域，然后建立臨近子區域之間的環境和通信規則，進入模式原型；所述模式原型包括二維淺水模式原型和三維模式原型；

所述二維淺水模式原型用于水平方向的算法測試和研發，包含私有數據、數據初始化、積分流程、算子調用、讀寫操作和并行調度內容，所述三維模式原型用于進行實際的三維天氣氣候模擬，包含私有數據、數據初始化、積分流程、算子調用、讀寫操作和并行調度內容；所述二維淺水模式原型和三維模式原型共享方法層。

2.根據權利要求1所述的非結構網格氣象數值模式計算系統，其特征在于，所述驅動層包括私有數據模塊、并行調度模塊、模式積分循環模塊、讀寫操作模塊和數據變量模塊，所述私有數據模塊為模式原型提供變量池，所述并行調度模塊用于根據實際算法隨子區域邊界條件的需求，進行靈活的調度分配子區域的通信區信息，所述模式積分循環模塊用于模式原型在一個時間步長內完成一個積分循環，所述讀寫操作模塊用于根據所需的文件輸出間隔，輸出模式的文件，所述數據變量模塊用于封裝所述并行調度模塊、模式積分循環模塊和讀寫操作模塊產生的數據。

3.根據權利要求2所述的非結構網格氣象數值模式計算系統，其特征在于，所述模式積分循環模塊用于模式原型在一個時間步長內完成一個積分循環，具體為：在一個時間步長內的積分循環包括數據初始化，算子調用，積分流程三部分，每一步積分流程結束后，產生更新后的數據，再重新進行下一輪循環。

4.根據權利要求3所述的非結構網格氣象數值模式計算系統，其特征在于，所述數據初始化具體為通過外部或內部手段對數據進行初始化，所述算子調用具體為基于初始化后的數據，調用方法層中的水平球面算子和垂直算子，產生數據時間傾向，所述積分流程具體為通過積分規則，實現數據狀態更新。

5.根據權利要求4所述的非結構網格氣象數值模式計算系統，其特征在于，所述方法層包括水平球面算子模塊、垂直算子模塊、讀寫模塊和并行模塊，所述水平球面算子模塊用于在非結構網格上進行動力框架計算；所述垂直算子模塊用于進行垂直方向的運算；所述讀寫模塊用于驅動層數據讀寫功能的具體實現；所述并行模塊用于驅動層并行調度的具體實現。